AGC INC. представляет новый биосовместимый материал для 3D-печати реальных анатомических моделей

Компания AGC Inc., производитель стекла, электроники, химикатов и керамики, разработала биосовместимый нецитотоксичный уретан-акрилатный олигомер, который можно напечатать на 3D-принтере в ультрареалистичные модели органов пациента.

Благодаря новому олигомеру компании AGC Inc. удалось разработать материал с низким модулем упругости без использования пластификаторов. В результате «U-FINE LD-301» можно использовать в качестве основы для нецитотоксических смол для стереолитографии (SLA) или цифровой обработки света (DLP) для 3D-печати, которые менее подвержены нестабильности размеров или проблемам с растеканием.

На практике фирма ожидает, что ее новый эластичный материал будет принят медицинским сообществом в качестве средства 3D-печати невероятно реалистичных анатомических моделей для конкретных пациентов с широким спектром приложений для клинического обучения.

«Мы разработали этот материал специально для моделирования органов», — объясняет Нихил Мишра, инженер по разработке продуктов в AGC Inc. «Итак, какие из его свойств подходят для этого приложения? Он биосовместим, одобрен ISO-10993:5. Он также имеет низкий модуль упругости, температуру стеклования и скорость усадки».

Хотя аддитивное производство клинических моделей для конкретных пациентов отнюдь не является чем-то необычным в медицинской профессии, и существует множество вариантов его использования, этот процесс по-прежнему имеет свои проблемы. Для улучшения их мягкости многие смолы содержат пластификаторы, влияющие как на их биосовместимость, так и на стабильность размеров.

Чтобы обойти эти проблемы, компания AGC Inc. разработала новый состав материала, в котором ей удалось обойтись без пластификаторов, сосредоточив внимание на нескольких интегральных свойствах: модуль упругости, температура стеклования (Tg), скорость усадки и вязкость.

Компания решила сосредоточиться на разработке материала с настраиваемой жесткостью из-за разного модуля упругости каждого органа. Мягкие органы, такие как почки, сердце и кишечник, например, имеют модуль упругости около 10 ~ 40 кПа. Поэтому для 3D-печати точной модели важно иметь смолу, которая позволяет создавать хорошие межслойные соединения и обеспечивает высокую стабильность размеров.

AGC Inc. также обнаружила, что минимизация усадки и вязкости смолы жизненно важна для обеспечения точности печати при одновременном снижении любого риска хрупкости. В результате LD-301 предназначен для получения смол с низкой вязкостью, жесткостью и модулем упругости.

Согласно AGC Inc, новизна LD-301 заключается в его высокой молекулярной массе, а также в его монофункциональности, низкой степени сшивания и биосовместимости, что делает его идеальным для создания биосовместимых смол DLP и SLA. Фактически, во время тестирования цитотоксичности ISO отвержденная версия материала компании достигла жизнеспособности клеток выше 70%, и было обнаружено, что он не оказывает существенного влияния на образование колоний клеток.

Что касается удлинения при разрыве, отвержденный LD-301 также продемонстрировал высокое удлинение 380%. Более того, олигомеры, как правило, обладают высокой вязкостью, но из-за уникальной молекулярной структуры материала, которая включает в себя мономеры в качестве разбавителей, он имеет более низкую вязкость, что делает его более подходящей основой для смол для печати. Поскольку материал продемонстрировал способность сопротивляться многократным сжатиям и возвращаться к своей первоначальной форме, считается, что LD-301 можно использовать и для изготовления стелек, хотя в первую очередь он позиционируется как инструмент для медицинского моделирования.